Балансировка теплых полов, как настроить коллектор

Настройка теплого пола вызывает вопросы потому, что много вариаций конструкций гидравлики. Встречаются сложные коллектора с расходометрами, а есть и самодельные, сваренные из полипропилена… Известны несколько методов приемлемой настройки теплого пола, самый простейший из которых — с помощью балансировочного вентиля, руководствуясь субъективными ощущениями «горячая или не горячая» труба, «нормальная или ненормальная» температура теплого пола.

Но обычный подход заключается в другом, — каждый контур теплого пола настраивается по ротаметру в соответствии с расчетным расходом теплоносителя.

Но как настроить сам коллектор теплого пола? Многие коллектора оснащены двухходовыми клапаноми с термоголовкой, а также байпасом между подачей и обраткой, который снабжен настроечным клапаном, его нужно балансировать… Могут встретится коллектора с трехходовым клапаном, или другими вариантами…

Работа трехходового клапана

Трехходовой клапан смешивает два входящих в него потока, друга разновидность – разделяет их. Соотношение потоков и температура на выходе зависит от положения тарелки. Это регулируется утапливанием штока, на который в свою очередь надавливает термоголовка.

Используются термоголовки с выносным датчиком, устанавливаемым на трубопровод, управляемые по температуре получаемого потока.

Таким образом, установив на входе в коллектор трехходовой клапан, мы может поддерживать в теплых полах нужную температуру теплоносителя, чаще 35 — 45 град. Настройка по температуре чаще заключается лишь в выставлении значений на термоголовке. Балансировать сам коллектор не нужно, только контура.

Почему предпочитают двухходовые клапаны, а не трехходовые

В схеме с трехходовым клапаном температура теплоносителя будет слишком остро зависеть от положения тарелки клапана. Неточности в работе механизмов приводят к значительным ненужным результатам. Схема оказывается не столь надежной, как с двухходовым клапананом и байпасом.

Как работает коллектор с двухходовым клапаном

Двухходовой клапан регулирует расход «больше-меньше» в зависимости от утапливания штока термоголовкой. Устанавливается на входе в коллектор со стороны подачи и регулирует долю горячего теплоносителя, поступающего в коллектор, по сравнению с тем, что идет с обратки на подачу через байпас.

Но эта система нуждается в предварительной настройке соотношения потоков через байпас и через открытый двухходовой клапан. Байпас же снабжается настроечным клапаном под шестигранный ключ. Его нужно настроить, но как правильно?

Или же на байпасе устанавливается двигатель, а настройка заложена в обратке коллектора. В общем нужно сделать предустановку количества с обратки теплого пола, по отношению к тому что идет с подачи от котла.

Какие термоголовки использовать, с какой температурой

Используемые термоголовки должны соответствовать температурному режиму теплых полов. Термоголовки имеют довольно узкие пределы регулировки температуры, например «40 – 70 град», или «50 – 80 град», поэтому их нужно правильно выбрать.

Наиболее подходящими остаются «20 – 50 градусов». Низкая граница в 20 градусов понадобится в спортивных комнатах, а также нередко летом для подогрева «ледяного» плиточного пола, но воздух при этом нагреваться не будет. Возможно также применение механизма с предустановкой «30 – 60 градусов» в системах частных домов.

Как настроить, отбалансировать коллектор с двухходовым клапаном

Сперва делается настройка расхода теплоносителя в каждом контуре с помощью ротаметров в соответствии с расчетом. При этом двухходовой клапан на входе полностью перекрывается, а кран на байпасе (подача с обратки) открывается, – жидкость циркулирует только по контуру теплого пола через байпас.

После настройки контуров, двухходовой клапан полностью открывается, а вентиль на байпасе постепенно прикрывается. Как только тарелки на ротаметрах сдвинутся, — общий расход через контура начнет уменьшаться, – значит «Готово», система первично отбалансирована «по гидравлике» и работоспособна. Значит данная схема стала «чувствительной» к сопротивлению обратки.

Окончательная балансировка коллектора «По температуре» проводится после укладки стяжки и разогрева теплого пола в течении суток в номинальный режим. На вход коллектора от котла подается +50 градусов, а после байпаса на гребенке подачи должно быть +45 градусов. Если там температура больше, то клапан на байпас открывают (добавляется холод), если меньше, то закрывают. Но, чаще первоначальная настройка «по гидравлике» в особых корректировках не нуждается.

Где устанавливаются ротаметры — на подаче или на обратке?

Существуют два вида ротаметров, – или для подачи, или для обратки. Например, ротаметры для обратки отличают тем, что в нормальном положении тарелка утоплена вниз, а подходящая из контура (снизу) жидкость приподнимает тарелку.

У механизмов для подачи наоборот – без нагрузки тарелка находится вверху колбы, а жидкость идущая с коллектора будет ее опускать вниз.

Перепутать установку ротаметров, – значит запереть контуры, так как жидкость будет прижимать тарелки к седлу, система работать не будет.

Насосно-смесительные узлы для водяного теплого пола

Требуемый расход теплоносителя в любой системе водяного отопления подсчитывается по следующей формуле:

где Q — тепловая мощность системы, Вт; с — удельная теплоёмкость теплоносителя, Дж/кг °С; ∆Т — разность температур между прямым и обратным теплоносителем, °С.

В системах радиаторного отопления перепад температур ∆Т обычно составляет порядка 20 °С, а в системах напольного отопления ∆Т = 5–10 °С.

Это значит, что для переноса одного и того же количества теплоты тёплые полы требуют расхода теплоносителя в 2–4 раза больше.

Максимальная температура теплоносителя в системах тёплого пола, как правило, не превышает 55 °С, рабочее значение этого параметра обычно лежит в пределах 35–45 °С.

В радиаторном же отоплении теплоноситель обычно подаётся с температурой 80–90 °С.

В связи с этими двумя факторами неизменным атрибутом системы напольного отопления является узел смешения.

Насосно-смесительный узел системы тёплого пола должен выполнять следующие основные функции:
• поддерживать во вторичном контуре температуру теплоносителя ниже температуры первичного контура;
• обеспечивать расчётный расход теплоносителя через вторичный контур;
• обеспечивать гидравлическую увязку между первичным и вторичным контурами.

К вспомогательным функциям насосно-смесительного узла можно отнести следующие:
• индикация температуры (на входе и выходе);
• отсекание циркуляционного насоса шаровыми кранами для его замены или обслуживания;
• защита насоса от работы на «закрытую задвижку» с помощью перепускного клапана;
• аварийное отключение насоса при превышении максимально допустимой температуры теплоносителя;
• отведение воздуха из теплоносителя;
• дренирование узла.

Принцип работы простейшего насосно-смесительного узла можно объяснить по тепломеханической схеме на рис. 1.

Рис. 1. Тепломеханическая схема простейшего насосно-смесительного узла

Нагретый теплоноситель поступает на вход насосно-смесительного узла от котла или стояка радиаторной системы отопления с температурой T₁. На входе в узел установлен настраиваемый термостатический клапан 2, на приводе которого выставляется требуемая температура теплоносителя, поступающего в тёплый пол Т₁₁. Термочувствительный элемент 3 привода клапана располагается после насоса 1. При повышении температуры Т₁₁ выше настроечного значения, клапан 2 закрывается, а при понижении – открывается, пропуская горячий теплоноситель на вход насоса. Пройдя по петлям тёплого пола, теплоноситель остывает до температуры Т₂₁. Часть остывшего теплоносителя возвращается к котлу, а часть – через балансировочный клапан 4 поступает на вход насоса, смешиваясь с горячим теплоносителем.

Таким образом, в первичном (котловом) контуре температура теплоносителя снижается с Т₁ до Т₂₁ (∆Т_кк = Т₁ – Т₂₁). Температуру Т₂₁ задаёт пользователь. Перепад температур в петлях тёплого пола ∆Т_тп = Т₁₁ – Т₂₁ также задаётся на стадии расчётов. Зная эти данные, и требуемую тепловую мощность тёплого пола, можно определить соотношение расходов в узле:

Исходные данные:
• температура на входе в насосно-смесительный узел Т₁ = 90 °С;
• температура после насоса Т₁₁ = 35 °С;
• перепад температур в петлях тёплого пола ∆Т_тп = 5 °С;
• тепловая мощность тёплого пола Q = 12 кВт.

Решение:
1. Температура на выходе из петель тёплого пола: Т₂₁ = Т₁₁ – ∆Т_тп = 35 – 5 = 30 °С.
2. Перепад температур в первичном (котловом) контуре: ∆Т_кк = Т₁ – Т₂₁ = 90 – 30 = 60 °С.
3. Расход во вторичном контуре G₁₁ = Q/c⋅ ∆T_тп = 12000/4187⋅5 = 0,573 кг/с.
4. Расход в первичном (котловом) контуре G₁ = Q/c⋅ ∆T_тп = 12000/4187⋅60 = 0,048 кг/с.
5. Расход через байпас G₃ = G₁₁ – G₁ = 0,573 – 0,048 = 0,535 кг/с.

Таким образом, расход в контуре тёплого пола в данном примере должен быть в 12 раз выше, чем в котловом контуре.

Как правило, циркуляционный насос при проектировании выбирается с некоторым запасом, поэтому он может перекачивать через байпас большее количество теплоносителя, чем требуется по проекту. К тому же, и температура теплоносителя в первичном контуре может по факту оказаться меньше расчётной. Именно для корректировки этих расхождений с расчётными данными служит балансировочный клапан 4, которым можно ограничить расход через байпас.

Насосно-смесительные узлы VT.COMBI и VT.COMBI.S

В насосно-смесительных узлах VT.COMBI и VT.COMBI.S (рис. 2, 3) приготовление теплоносителя с пониженной температурой происходит при помощи двухходового термостатического клапана, управляемого либо термоголовкой с капиллярным термочувствительным элементом, установленном в линии подающего коллектора (модель VT.COMBI), либо аналоговым сервоприводом, который работает под управлением контроллера VT.К200.М (модель VT.COMBI.S). Контроллер с датчиками температуры теплоносителя и наружного воздуха не входит в комплект поставки насосно-смесительного узла и приобретается отдельно.

В линии подмеса узла установлен балансировочный клапан, который задаёт соотношение между количествами теплоносителя, поступающего из обратной линии вторичного контура и прямой линии первичного контура, а также уравнивает давление теплоносителя на выходе из контура тёплых полов с давлением после термостатического регулировочного клапана.

От настроечного значения Kvb этого клапана и установленного скоростного режима насоса зависит тепловая мощность смесительного узла.

Узел адаптирован для присоединения к нему коллекторных блоков с межосевым расстоянием 200 мм и горизонтальным смещением между осями коллекторов 32 мм. При этом коллекторные блоки могут присоединяться как на входе, так и на выходе насосно-смесительного узла. Это позволяет использовать этот узел в комбинированных системах отопления (рис. 4), где отопление тёплым полом совмещается с радиаторным отоплением.

Рис. 4. Узел VT.COMBI.S в комбинированной системе отопления

Насосно-смесительный узел VT.DUAL

Насосно-смесительный узел VT.DUAL (рис. 5 и 6) состоит из двух модулей (насосного и термостатического), между которыми монтируется коллекторный блок контура тёплого пола. Для смешения используется трехходовой термостатический клапан, управляемый термоголовкой с капиллярным термочувствительным элементом, установленным на обратный коллектор вторичного контура.

Рис. 5. Насосно-смесительный узел VT.DUAL

Предохранительный термостат подающего коллектора останавливает насос в случае превышения настроечного значения температуры, прекращая циркуляцию в петлях тёплого пола.

Рис. 6. Узел VT.DUAL с коллекторным блоком (подключение справа)

Конструкция узла предусматривает перепускной контур с балансировочным клапаном, сохраняющим неизменным расход теплоносителя в первичном контуре при перекрытии петель тёплого пола.

Элементы узла устанавливаются не вертикально, а под углом 9°, что вызвано горизонтальным смещением осей коллекторного блока. Это позволяет подключать узел к подводящим трубопроводам как справа, так и слева.

Насосно-смесительный узел VT.VALMIX

Насосно-смесительный узел VT.VALMIX (рис. 7) отличается от узла VT.COMBI меньшей монтажной длиной и отсутствием перепускного клапана. Узел рассчитан на установку циркуляционного насоса монтажной длиной 130 мм. Ручной воздухоотводчик узла расположен на регулировочной втулке балансировочного клапана вторичного контура.

Узел поставляется с термоголовкой VT.3011, имеющей диапазон настройки температур от 20 до 62 °С. Вместо термоголовки может быть установлен аналоговый термоэлектрический сервопривод VT.TE3061, работающий под управлением контроллера VT.K200.М. Узел поставляется без циркуляционного насоса.

Рис. 7. Насосно-смесительный узел VT.VALMIX

Насосно-смесительный узел VT.TECHNOMIX

Так же как узел VT.VALMIX, узел VT.TECHNOMIX (рис. 8) рассчитан на установку циркуляционного насоса длиной 130 мм, но имеет несколько большую монтажную длину.

Кроме того, входные и выходные патрубки узла находятся в одной плоскости, поэтому узел монтируется к коллекторному блоку под углом 9°, и может устанавливаться как справа от обслуживаемого коллекторного блока, так и слева от него.

Узел поставляется с термоголовкой VT.5011, имеющей диапазон настройки температур от 20 до 60 °С.

Вместо термоголовки может быть установлен аналоговый термоэлектрический сервопривод VT.TE3061, работающий под управлением контроллера VT.K200.М. Узел поставляется без циркуляционного насоса.

Сравнение насосно-смесительных узлов VALTEC

Таблица 1. Сравнительная таблица насосно-смесительных узлов VALTEC